прикладное программное обеспечение

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
Совокупность программ, работающих на данной машине, составляют ее
программное обеспечение. Очевидно, что семействам программно совместимых
ЭВМ доступно одно и то же программное обеспечение. В настоящее время
создано колоссальное количество программных продуктов для всех типов
компьютеров.
Их можно разделить на два класса:
1. Программы, обеспечивающие работу компьютера и доступ к нему
пользователя - системное программное обеспечение.
2. Программы, обеспечивающие решение практических задач из разных
областей науки, экономики, производства и т.п.
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА.
Системное программное обеспечение - это набор программ, обеспечивающих
нормальную работу и удобное использование ЭВМ. Основной и необходимой
частью системного программного обеспечения является операционная
система (ОС). Она управляет работой внешних устройств, ведет учет и
распределение ресурсов машины: процессорного времени, оперативной и
внешней памяти, внешних устройств, обеспечивает интерфейс (связь) с
пользователем.
Операционная система есть на любой работающей машине, причем для
каждого типа машин существует собственная ОС, а зачастую и несколько
ОС. Операционные системы могут классифицироваться по ряду признаков.
1. Количество одновременно решаемых задач.
Если в текущий момент на машине обрабатывается одна задача и все
ресурсы ЭВМ выделяются ей, то такой режим называется однопрограммным
режимом работы. Этот режим существенно упрощает работу ОС и
используется для мини- и микро-ЭВМ, является основой для ПЭВМ.
Мультипрограммный режим работы - это такой режим, при котором в
текущий момент в оперативной памяти находится несколько программ,
которые делят все ресурсы машины. При этом ОС решает сложные задачи по
учету и распределению ресурсов, защите программ и данных друг от друга.
Обычно задачи поочередно, в соответствии с их приоритетами получают
определенный квант времени процессора. Такой режим работы естественно
резко увеличивает накладные расходы ( например, для машин IBM-360/370 и
OS 360/370 до 80% процессорного времени использовалось самой ОС и
только 20-25% под сами задачи), но является оправданным и эффективным
для больших машин со значительными ресурсами.
2. Способ взаимодействия с пользователем.
1) пакетный режим
Задачи и данные в этом режиме готовятся заранее, оформляются в виде
блока (пакета), а затем передаются для выполнения, в результате которого
пользователь получает готовые результаты. При этом пользователь не может
вмешиваться в процесс решения задачи.
Такой режим используется обычно для больших ЭВМ с
мультипрограммной ОС.
2) диалоговый режим
В этом режиме пользователь выполняет задание по шагам, может
проанализировать результаты очередного шага и определить ход дальнейших
действий. Такой режим предпочтителен для однопрограммного
монопольного режима, но часто используется для мультипрограммного. В
этом случае он называется режимом разделения времени.
3. Время ответа на запрос.
Если ЭВМ используется для управления реальным процессом
(технологическим, производственным и др.), то самым важным является
время ответа на запрос. Для таких применений ЭВМ разрабатывают
специальные ОС, которые называются системами реального времени.
Другие ОС тоже небезразличны ко времени ответа на запрос,
но оно не имеет такого значения.
Операционная система определяет (практически полностью) среду работы
пользователя, вернее его задач. Поэтому программы, разработанные в
одной ОС обычно требуют переделок при переносе их в другую ОС.
В настоящее время для персональных ЭВМ совместимых с IBM PC самой
распространенной является MS-DOS разных версий (однопрограммная,
диалоговая) и все чаще стала использоваться система WINDOWS.
Но самой распространенной ОС для разных типов машин является система
UNIX (мультипрограммная, диалоговая), которая претендует также на роль
единой ОС, обеспечивающей одну среду пользователя для разных машин.
Операционная система MS-DOS для IBM PS совместимых компьютеров
будет рассмотрена дальше.
ЯЗЫКИ И СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Операционная система обеспечивает лишь выполнение программ. Их
написание, отладка должны выполняться другими программными средствами.
Поскольку машина может исполнять программы только на машинном
языке, а человеку описывать алгоритмы на таком уровне затруднительно, то
уже в начале использования компьютеров были разработаны языки
программирования - специализированные формальные средства описания
алгоритма задачи и специальные программы, которые обеспечивают перевод
с языка программирования на машинный язык, так называемые
трансляторы. К числу первых языков программирования относятся такие
языки как Фортан и Алгол.
В настоящее время насчитывается несколько тысяч языков
программирования, но наиболее распространены из них около десятка.
Среди них различают универсальные, предназначенные для написания
любых алгоритмов, и специализированные, ориентированные на описание
определенного круга задач.
Кроме того, языки классифицируются по уровням. Если нижним уровнем
считать машинный язык, а верхним - естественный, то можно различать
языки низкого и высокого уровня.
К языкам низкого уровня относятся автокоды, мнемокоды и ассемблеры. Это
машинно-ориентированные языки, по конструкции операторов близкие к
машинному, но позволяющие использовать мнемокоды команд и
символическую адресацию. Для всех машин во всех операционных системах
существуют ассемблеры, иногда несколько. Программы, написанные на них,
очень эффективны. В частности программы ОС обычно написаны на
ассемблере.
Языки высокого уровня позволяют описывать задачу на некотором
подмножестве естественного языка, обычно английского. К их числу
относятся Паскаль, Си, Фортран, Клиппер, Лисп, Пролог, Бейсик и многие
другие.
Паскаль, Фортран, Си - это универсальные алгоритмические языки. Лисп и
Пролог - специализированные языки для задач логического вывода,
обработки сложных структур данных и логических умозаключений. Они
используются для разработки экспертных систем, доказательств теорем и т.д.
Для всех этих языков существуют трансляторы, а иногда и несколько для
разных типов машин. Трансляторы могут работать в двух режимах:
- компиляция; при этом весь текст законченной программы, написанной
на соответствующем языке программирования, переводится в программу
на машинном коде (объектном коде).После дополнительной обработки
такая программа уже может работать независимо от языка, на котором она
написана.
- интерпретация; при этом происходит пооператорный
перевод и исполнение программы. Такой режим очень удобен для
отладки простых программ. Но для больших программ практически
непригоден, т.к. требует для исполнения программы наличия в
памяти интерпретатора.
В настоящее время для написания, трансляции и отладки программ
используются различные TURBO-системы (TURBO-C, TURBO-PASCAL и
др.), в которые включены, помимо транслятора, простые редакторы текстов
для подготовки программ, средства отладки, сборки готовым программ из
объектных модулей.
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Прикладное программное обеспечение (ППО) ЭВМ - это совокупность
программ, обеспечивающих решение практических задач из разных областей
знания. ППО составляет большую часть общего ПО. Трудно, да и практически
невозможно, перечислить все программные средства, входящие в ППО, но
можно попытаться определить основные классы или типы ППО. При этом
следует помнить, что это деление достаточно условно. Если взять за основу
уровень сложности программного продукта, то можно выделить следующие
классы:
1. простые, зачастую отдельные программы, написанные программистом
для решения его собственных задач и используемые в основном им же.
2. программа или система для решения некой сложной комплексной
задачи, обеспечивающей автоматизацию некоторого процесса, формы
деятельности и т.д. Но подобная система может использоваться только в
сопровождении разработчика и рассчитана на применение в конкретных
условиях.
3. Системы, пакеты программ, комплексы, автоматизирующие некоторый
процесс, сторону деятельности предприятия организации и т.д.
Такая система может работать без авторского сопровождения, имеет
возможность настройки на конкретное применение в заданных
условиях (например, на размерность задачи, объем обрабатываемой
информации, конфигурация машины и др.).
Такая система уже является коммерческим продуктом. В настоящее время
существуют специальные правовые нормы по распространению и
использованию таких пакетов.
На сегодняшний день такие программные средства составляют
большую часть всего ПО.
Среди них различают:
1) методо-ориентированные пакеты программ (в основном
научного характера)
2) проблемно-ориентированные системы, обеспечивающие
автоматизацию некоторой области деятельности предприятия
(например, бухгалтерию, делопроизводство, управление конкретным
процессом).
Мы будем останавливаться на отдельных классах прикладных программных
средств: текстовых редакторах, электронных таблицах, базах данных.
Если за основу взять уровень
системы, то можно различить:
разумности
или "интеллектуальности"
1. "Жесткие" или "примитивные" системы, выполняющие четко очерченную
и сформулированную задачу по определенному алгоритму. Такими
является основная часть работающих сейчас программ.
2. Программы, которые сами определяют и уточняют алгоритм решения
задачи, в зависимости от условий и накопленного опыта. Большая часть
работающих экспертных систем относится к к этому типу.
3. Системы, которые берут на себя постановку задачи из трудно
формализуемых областей, определяющие алгоритм ее решения и
исполняющие его. Это так называемые системы с элементами
искусственного интеллекта. В настоящее время примером такого
рода систем могут служить некоторые экспертные системы.
Общая схема ЭВМ с поставленным на ней программным обеспечением
может быть представлена в следующем виде:
-----------------------------------------------¬
¦Системы с эл-тами искусственного интеллекта ¦
¦ -----------------------------------¬
¦
¦ ¦Текстовые ред., САПР, прикл.пакеты¦ ¦
¦ ¦ -----------------------¬ ¦ ¦
¦ ¦ ¦Языки программирования¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ Си,Паскаль,СУБД и др.¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ------------¬ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ОС ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ --------¬ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ЭВМ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ L-------- ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ L------------ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ L----------------------- ¦ ¦
¦ L----------------------------------¦
L-----------------------------------------------
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS
Для ПЭВМ, программно совместимых с IBM PC, существует несколько ОС,
таких как MS DOS, UNIX, WINDOWS и др. Наиболее распространенной среди
них является MS DOS, т.к. она наиболее проста и требует мало ресурсов. Ее
разумно использовать для машин класса ХТ, 286, 386. WINDOWS и
UNIX требуют значительного количества ресурсов, но при этом
обеспечивают некоторые дополнительные возможности: мультизадачность и
развитый интерфейс.